説明

グレーインクの作製方法、グレーインク、インクジェット記録方法及びインクカートリッジ

【課題】堅牢性に優れる画像を記録できるインクジェット用のグレーインクの作製方法を提供すること。
【解決手段】インクジェット用のグレーインクの作製方法であって、特定の化合物群から選ばれる少なくとも1種の色材を含有する第1のインクを収容するインクカートリッジに、前記色材とは異なる色材を含有する第2のインクを充填する工程を有することを特徴とするグレーインクの作製方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、グレーインクの作製方法、グレーインク、インクジェット記録方法及びインクカートリッジに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、インクジェット記録装置の普及に伴い、銀塩写真に匹敵するような画質、とりわけ粒状感が低減され、さらに階調性に優れた、今まで以上に優れた画質を有する画像を記録できることが要求されている。このような課題に対して、シアン、マゼンタ及びイエローの基本色のインクに加えて、ニュートラルな色調を有するグレーインクが用いられるようになっている。従来の基本色のインクに加えてグレーインクを用いることで、例えば、肌色や背景などの暗部における粒状感や、明部から暗部へと階調をつなぐ際の階調性が向上し、より高画質な記録物が得られることが知られている。グレーインクの色材としては、ブラックの色材を低濃度で用いる場合や、特許文献1に記載されているように、シアン、マゼンタ及びイエローの色材を用いて調色する場合が挙げられる。
【0003】
一方で、インクジェット記録方法の問題点には、得られた記録物の画像保存性が劣ることが挙げられる。一般に、インクジェット記録方法で得られた記録物は、銀塩写真と比較してその画像保存性が低い。特に、記録物が、光、湿度、熱、空気中に存在するオゾンガスなどの環境ガスに長時間さらされた際に、記録物上の色材が劣化し、画像の色調変化や褪色が発生し易いといった問題がある。特に、グレーインクは色材の含有量が低いこともあって、得られる画像の堅牢性が劣る傾向があり、グレーインクにより得られる画像堅牢性を向上させること要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特表2006−526062号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
近年、インクカートリッジに収容されていたインクが消費された後のインクカートリッジにインクを充填してインクカートリッジを再利用することが行われる場合がある。このようにして得られるグレーインクにおいても、得られる画像堅牢性を向上させる必要がある。
【0006】
したがって、本発明の目的は、堅牢性に優れる画像を記録できるインクジェット用のグレーインクの作製方法を提供することにある。また、本発明の別の目的は、前記作製方法により得られたグレーインク、該グレーインクを用いたインクジェット記録方法及びインクカートリッジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記の目的は、以下の本発明によって解決される。すなわち、本発明のグレーインクの作製方法は、インクジェット用のグレーインクの作製方法であって、下記一般式(I)で表される化合物、下記一般式(II)で表される化合物、下記一般式(III)で表される化合物及び下記一般式(IV)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の色材を含有する第1のインクを収容するインクカートリッジに、前記色材とは異なる色材を含有する第2のインクを充填する工程を有することを特徴とする。
【0008】
【化1】

【0009】
(一般式(I)中、A、B、C及びDはそれぞれ独立に、芳香性を有する6員環であり、かつ、A、B、C及びDのうち少なくともひとつは含窒素芳香環である。Rは1乃至5個のスルホン酸基により置換されているアニリノ基である。l(エル)、m及びnは、0≦l(エル)≦2、0<m≦3、0.1≦n≦3であり、かつ、1≦l(エル)+m+n≦4である。Mは、水素原子、アルカリ金属、又はアンモニウムである。)
【0010】
【化2】

【0011】
(一般式(II)中、R、R、R及びRはそれぞれ独立に、炭素数1乃至3のアルキル基であり、Mはそれぞれ独立に、水素原子、アルカリ金属、又はアンモニウムである。)
【0012】
【化3】

【0013】
(一般式(III)中、Rはそれぞれ独立に、スルホン酸基、カルボキシル基、又はハロゲン原子であり、xは0≦x≦5である。)
【0014】
【化4】

【0015】
(一般式(IV)中、[E]は、アルキル基又はハロゲン原子で置換されていてもよい芳香族基であり、Mはそれぞれ独立に、水素原子、アルカリ金属、又はアンモニウムである。Mはそれぞれ独立に、水素原子、アルカリ金属、又はアンモニウムである。)
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、堅牢性に優れる画像を記録できるインクジェット用のグレーインクの作製方法を提供することができる。また、本発明の別の実施態様によれば、前記作製方法により得られたグレーインク、該グレーインクを用いたインクジェット記録方法及びインクカートリッジを提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を説明する。なお、本発明においては、化合物が塩である場合は、インク中では塩の少なくとも一部はイオンに解離して存在しているが、便宜上、「塩を含有する」と表現する。また、一般式(I)で表される化合物、一般式(II)で表される化合物、一般式(III)で表される化合物及び一般式(IV)で表される化合物は、それぞれ「一般式(I)の化合物」、「一般式(II)の化合物」、「一般式(III)の化合物」及び「一般式(IV)の化合物」と省略して記載することがある。
【0018】
<グレーインクの作製方法>
本発明のグレーインクの作製方法は、特定の色材を含有する第1のインクを収容していたインクカートリッジに、第1のインクとは異なる色材を含有する第2のインクを充填することで、グレーインクを作製する方法である。
【0019】
先ず、本発明のグレーインクの作製方法に用いるインクカートリッジについて説明する。インクカートリッジは、インクを収容するインク収容部を備えてなり、前記インク収容部に、上記で説明した本発明のインクが収容されてなるものである。インクカートリッジの構造としては、インク収容部が、液体のインクを収容するインク収容室、及び負圧によりその内部にインクを保持する負圧発生部材を収容する負圧発生部材収容室で構成されるものが挙げられる。または、液体のインクを収容するインク収容室を持たず、収容量の全量を負圧発生部材により保持する構成のインク収容部であるインクカートリッジであってもよい。さらには、インク収容部と記録ヘッドとを有するように構成された形態のインクカートリッジとしてもよい。
【0020】
インクジェット記録装置にはインクカートリッジに収容されたインクの残量を検知する手段が搭載されており、インクの残量がある一定量よりも少なくなった際には、ユーザにインクカートリッジの交換時期に達したことが通知される。インクの残量が少なくなったインクカートリッジのインク収容部にはわずかながらもインク(第1のインク)が残っていることが一般的である。本発明のグレーインクの作製方法は、この状態のインクカートリッジに別のインク(第2のインク)を充填することで、複数の色材を含有するグレーインクを作製するものである。かかる方法により作製されるグレーインクは、もともとインク収容部に収容されていた第1のインクに含有されている色材の特性である優れた画像堅牢性が損なわれることもなく、グレーインクとして好ましい色調を有する画像を記録できるという効果が得られる。また、第1のインクに含有されていた特定の色材インクカートリッジを再利用することができるという効果が得られる。さらに、前記効果に加えて、一度インクを収容したインクカートリッジは、インクの再充填が容易となるという付帯的効果も同時に得ることができる。
【0021】
<第1のインク、第2のインク及びグレーインク>
以下、本発明のグレーインクの作製方法において使用する第1のインク及び第2のインク、並びに本発明のグレーインクの作製方法により作製されるグレーインクを構成する各成分について説明する。
【0022】
(第1のインクの色材)
本発明のグレーインクの作製方法において使用する第1のインクは、一般式(I)の化合物、一般式(II)の化合物、一般式(III)の化合物及び一般式(IV)の化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の色材を含有することが必要である。第1のインクにおける色材の含有量は、作製するグレーインクにおける、合計の色材含有量(質量%)は、グレーインク全質量を基準として、0.1質量%以上10.0質量%以下となるように設定すればよい。グレーインクにおける合計の色材含有量が0.1質量%未満であると、画像堅牢性や画像濃度が十分に得られない場合があり、また、10.0質量%を超えると、固着性などのインクジェット特性が十分に得られない場合がある。
【0023】
〔一般式(I)で表される化合物〕
【0024】
【化5】

【0025】
(一般式(I)中、A、B、C及びDはそれぞれ独立に、芳香性を有する6員環であり、かつ、A、B、C及びDのうち少なくともひとつは含窒素芳香環である。Rは1乃至5個のスルホン酸基により置換されているアニリノ基である。Mは、水素原子、アルカリ金属、又はアンモニウムである。l(エル)、m及びnは、0≦l(エル)≦2、0<m≦3、0.1≦n≦3であり、かつ、1≦l(エル)+m+n≦4である。)
【0026】
一般式(I)中、Mのアンモニウムは、無置換のアンモニウム又は有機基で置換されたアンモニウムである。本発明における一般式(I)の化合物の好ましい具体例としては、下記の例示化合物I−1〜I−13が挙げられる。なお、本発明は、前記一般式(I)の構造に包含されるものであれば、下記の例示化合物に限られるものではない。
【0027】
【表1】

【0028】
第1のインクの色材として一般式(I)の化合物を用いる場合、作製するグレーインクにおける、一般式(I)の化合物の含有量(質量%)が、グレーインク全質量を基準として、0.001質量%以上0.35質量%以下であることが好ましい。含有量が0.001質量%未満であると、画像堅牢性が十分に得られない場合があり、含有量が0.35質量%を越えると、好ましいグレーの色調が得られない場合がある。
【0029】
〔一般式(II)で表される化合物〕
【0030】
【化6】

【0031】
(一般式(II)中、R、R、R及びRはそれぞれ独立に、炭素数1乃至3のアルキル基であり、Mはそれぞれ独立に、水素原子、アルカリ金属、又はアンモニウムである。)
【0032】
一般式(II)中、Mのアンモニウムは、無置換のアンモニウム又は有機基で置換されたアンモニウムである。本発明における一般式(II)の化合物の好ましい具体例としては、下記の例示化合物II−1〜II−3が挙げられる。なお、本発明は、前記一般式(II)の構造に包含されるものであれば、下記の例示化合物に限られるものではない。
【0033】
【化7】

【0034】
【化8】

【0035】
【化9】

【0036】
第1のインクの色材として一般式(II)の化合物を用いる場合、作製するグレーインクにおける、一般式(II)の化合物の含有量(質量%)が、グレーインク全質量を基準として、0.001質量%以上0.27質量%以下であることが好ましい。含有量(質量%)が0.001質量%未満であると、画像堅牢性が十分に得られない場合があり、含有量が0.27質量%を越えると、好ましいグレーの色調が得られない場合がある。
【0037】
〔一般式(III)で表される化合物〕
【0038】
【化10】

【0039】
(一般式(III)中、Rはそれぞれ独立に、スルホン酸基、カルボキシル基、又はハロゲン原子であり、xは0≦x≦5である。)
【0040】
一般式(III)中、Mのアンモニウムは、無置換のアンモニウム又は有機基で置換されたアンモニウムである。本発明における一般式(III)の化合物の好ましい具体例としては、下記の例示化合物III−1〜III−8が挙げられる。なお、本発明は、前記一般式(III)の構造に包含されるものであれば、下記の例示化合物に限られるものではない。
【0041】
【化11】

【0042】
【化12】

【0043】
【化13】

【0044】
【化14】

【0045】
【化15】

【0046】
【化16】

【0047】
【化17】

【0048】
【化18】

【0049】
第1のインクの色材として一般式(III)の化合物を用いる場合、作製するグレーインクにおける、一般式(III)の化合物の含有量(質量%)が、グレーインク全質量を基準として、0.001質量%以上0.23質量%以下であることが好ましい。含有量が0.001質量%未満であると、画像堅牢性が十分に得られない場合があり、含有量が0.23質量%を越えると、好ましいグレーの色調が得られない場合がある。
【0050】
〔一般式(IV)で表される化合物〕
【0051】
【化19】

【0052】
(一般式(IV)中、[E]は、アルキル基又はハロゲン原子で置換されていてもよい芳香族基であり、Mはそれぞれ独立に、水素原子、アルカリ金属、又はアンモニウムである。Mはそれぞれ独立に、水素原子、アルカリ金属、又はアンモニウムである。)
【0053】
一般式(IV)中、Mのアンモニウムは、無置換のアンモニウム又は有機基で置換されたアンモニウムである。本発明における一般式(IV)の化合物の好ましい具体例としては、下記の例示化合物IV−1〜IV−3が挙げられる。なお、本発明は、前記一般式(IV)の構造に包含されるものであれば、下記の例示化合物に限られるものではない。
【0054】
【化20】

【0055】
【化21】

【0056】
【化22】

【0057】
第1のインクの色材として一般式(IV)の化合物を用いる場合、作製するグレーインクにおける一般式(IV)の化合物の含有量(質量%)が、グレーインク全質量を基準として、0.001質量%以上0.025質量%以下であることが好ましい。含有量が0.001質量%未満であると、画像堅牢性が十分に得られない場合があり、含有量が0.025質量%を越えると、好ましいグレーの色調が得られない場合がある。
【0058】
(第2のインクの色材)
本発明のグレーインクの作製方法において使用する第2のインクに用いる色材としては、作製されたグレーインクがニュートラルな色調を有するものとなれば、どのような色材であってもよい。例えば、ブラック、シアン、マゼンタ及びイエローなどの色材を用いることができる。具体的な色材としては、インクジェット用のインクに一般的に用いることができるものであれば、特に制限はなく、従来公知のいずれのものも用いることができ、また、1種類又は2種類以上の色材を組み合わせてインクに含有させることができる。本発明においては、作製されたグレーインクにおける合計の色材含有量を少量とすることができ、耐固着性などのインクジェット特性を十分に満足することができるため、第2のインクの色材として、ブラック色材を用いることが特に好ましい。第2のインクにおける(合計の)色材含有量(質量%)は、第2のインク全質量を基準として、0.1質量%以上5.0質量%以下であることが好ましい。
【0059】
(色材の検証方法)
本発明で用いる色材がインク中に含まれているか否かの検証には、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)を用いた下記(1)〜(3)の検証方法が適用できる。
(1) ピークの保持時間
(2) (1)のピークについての極大吸収波長
(3) (1)のピークについてのマススペクトルのM/Z(posi及びnega)。
【0060】
高速液体クロマトグラフィーの分析条件は、以下に示す通りである。先ず、純水で約1,000倍に希釈した液体(インク)を調製し、測定用サンプルとした。そして、下記の条件で高速液体クロマトグラフィーでの分析を行い、ピークの保持時間(retention time)及び、ピークの極大吸収波長を測定した。
・カラム:SunFire C18(日本ウォーターズ製)2.1mm×150mm
・カラム温度:40℃
・流速:0.2mL/min
・PDA:200nm〜700nm
・移動相及びグラジエント条件:表2
【0061】
【表2】

【0062】
また、マススペクトルの分析条件は以下に示す通りである。得られたピークについて、下記の条件でマススペクトルを測定し、最も強く検出されたM/Zをposi及びnegaそれぞれに対して測定する。
・イオン化法
・ESI
キャピラリ電圧:3.5kV
脱溶媒ガス:300℃
イオン源温度:120℃
・検出器
posi:40V 200〜1500amu/0.9sec
nega:40V 200〜1500amu/0.9sec。
【0063】
上記記載に基づいて、各色材の代表例として、一般式(II)の化合物の具体例である例示化合物II−2、一般式(III)の化合物の具体例である例示化合物III−5、一般式(IV)の化合物の具体例である例示化合物IV−1について測定を行った。その結果、得られた保持時間、極大吸収波長、M/Z(posi及びnega)の値を表3に示した。未知のインクについて、上記したと同様の方法及び条件下で測定を行って、表3に示す値に該当する場合、本発明において用いる化合物に該当する化合物を含有しているものと判断できる。
【0064】
【表3】

【0065】
(水性媒体)
第1のインク、第2のインク、及び作製するグレーインクには、水、又は水と各種水溶性有機溶剤との混合溶媒である水性媒体を含有させることができる。水は、脱イオン水(イオン交換水)を用いることが好ましい。インク中の水の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、10.0質量%以上90.0質量%以下であることが好ましい。また、インク中の水溶性有機溶剤の含有量(質量%)は、インク全質量を基準として、5.0質量%以上90.0質量%以下、さらには10.0質量%以上50.0質量%以下であることが好ましい。水溶性有機溶剤としては、インクジェット用のインクに一般的に用いることができるものであれば、特に制限はなく、従来公知のいずれのものも用いることができ、また、1種類又は2種類以上の水溶性有機溶剤を組み合わせてインクに含有させることができる。
【0066】
(その他の添加剤)
第1のインク、第2のインク、及び作製するグレーインクには、必要に応じて、多価アルコール類、尿素誘導体類、糖類及びその誘導体などの常温で固体の水溶性有機化合物を含有させてもよい。さらに、必要に応じて、界面活性剤、pH調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、蒸発促進剤、キレート化剤及び水溶性ポリマーなど、種々の添加剤を含有させてもよい。
【0067】
<インクジェット記録方法及びインクカートリッジ>
本発明のインクジェット記録方法は、インクジェット方式の記録ヘッドにより上記で説明した本発明のグレーインクの作製方法により作製したインクを吐出して、記録媒体に画像を記録する方法である。また、本発明のインクカートリッジはインクを収容するインク収容部を有し、前記インク収容部に収容されたインクが、上記で説明した本発明のグレーインクの作製方法により得られたグレーインクであるものである。本発明のグレーインクの作製方法により得られたグレーインクを用いること以外、インクジェット記録方法の工程やインクカートリッジの構成は公知のものとすればよい。
【実施例】
【0068】
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、下記の実施例によって何ら限定されるものではない。なお、特に指定のない限り、「%」とあるものは、質量基準である。また、実施例において使用したアセチレノールE100は川研ファインケミカル製の界面活性剤である。
【0069】
<色材の合成>
上記で挙げた例示化合物I−1は、国際公開第2007/091631号パンフレットの実施例1に記載された方法に準じて合成し、一般式(I)におけるMがナトリウムであるものを用いた。上記で挙げた例示化合物II−2は、特開2006−143989号公報の実施例1に記載された方法に準じて合成し、一般式(II)におけるMがナトリウムであるものを用いた。例示化合物III−5は、特開2006−057076号公報のDye62の合成方法に準じて合成し、一般式(III)におけるMがカリウムであるものを用いた。例示化合物IV−1は、特開2005−139427号公報に記載された方法に準じて合成し、一般式(IV)におけるMがナトリウムであるものを用いた。
【0070】
<第1のインクの調製>
下記表4に示した各成分を混合し、十分撹拌した後、ポアサイズ0.2μmのフィルターにて加圧ろ過を行い、第1のインクをそれぞれ調製した。
【0071】
【表4】

【0072】
<第2のインクの調製>
下記表5に示した各成分を混合し、十分撹拌した後、ポアサイズ0.2μmのフィルターにて加圧ろ過を行い、第2のインクをそれぞれ調製した。
【0073】
【表5】

【0074】
<グレーインクの作製>
液体のインクを収容するインク収容室及び、毛管力によりインクを保持する負圧発生部材とを有するインクカートリッジに、上記で得られた第1のインクを14.5g充填した。その後、インクカートリッジから12.5gの第1のインクを排出した。その後さらに、上記で得られた第2のインクを10.0g充填して、グレーインクを作製した。このインクカートリッジからグレーインクを抜き取り、構成組成を分析したところ、下記表6に示す組成であることがわかった。
【0075】
【表6】

【0076】
<グレーインクの評価>
上記で得られたグレーインクを充填したインクカートリッジを、熱エネルギーの作用により記録ヘッドからインクを吐出するインクジェット記録装置(商品名:PIXUS iP8600;キヤノン製)に搭載した。そして、温度23℃、相対湿度55%の環境下で、記録密度を2400dpi×1200dpi、インクの吐出体積を2.5pLとして、記録媒体(プロフェッショナルフォトペーパーPR−101;キヤノン製)に記録デューティが50%である画像を記録した。得られた記録物を温度23℃、相対湿度55%で24時間自然乾燥させた。同様にして、第2のインクを用いて記録物を得た。
【0077】
(画像堅牢性の評価)
上記で得られた記録物を、オゾン試験装置(商品名:OMS−H;スガ試験機製)中に置き、温度40℃、湿度55%、オゾンガス濃度2ppmの環境で20時間、オゾン曝露を行った。例示化合物I−1、II−2、III−5及びVI−1の代わりにイオン交換水を含有するインクとの比較という観点で、グレーインク1〜16を用いて得られた記録物の画像堅牢性を目視で確認して評価を行った。具体的には、グレーインク1〜4及び9〜12に対して第2のインク2−1、グレーインク5〜8及び13〜16に対して第2のインク2−2、という組み合わせで各画像を比較した。画像堅牢性の評価基準は以下の通りである。評価結果を表7に示す。
A:第2のインクに対して画像堅牢性が向上した
B:第2のインクに対して画像堅牢性が同等であった
C:第2のインクに対して画像堅牢性が劣っていた。
【0078】
(色調の評価)
上記で得られた記録物の色調の評価を行った。例示化合物I−1、II−2、III−5及びVI−1の代わりにイオン交換水を含有するインクとの比較という観点で、グレーインク1〜16を用いて得られた記録物の色調を目視で確認して評価を行った。具体的には、グレーインク1〜4及び9〜12に対して第2のインク2−1、グレーインク5〜8及び13〜16に対して第2のインク2−2、という組み合わせで各画像を比較した。色調の評価基準は以下の通りである。評価結果を表7に示す。
A:第2のインクに対して好ましいグレーの色調であった
B:第2のインクに対して若干色調が劣っていたが、許容できるレベルであった
C:第2のインクに対して色調が同等であった。
【0079】
【表7】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
インクジェット用のグレーインクの作製方法であって、
下記一般式(I)で表される化合物、下記一般式(II)で表される化合物、下記一般式(III)で表される化合物及び下記一般式(IV)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の色材を含有する第1のインクを収容するインクカートリッジに、前記色材とは異なる色材を含有する第2のインクを充填する工程を有することを特徴とするグレーインクの作製方法。
【化1】


(一般式(I)中、A、B、C及びDはそれぞれ独立に、芳香性を有する6員環であり、かつ、A、B、C及びDのうち少なくともひとつは含窒素芳香環である。Rは1乃至5個のスルホン酸基により置換されているアニリノ基である。l(エル)、m及びnは、0≦l(エル)≦2、0<m≦3、0.1≦n≦3であり、かつ、1≦l(エル)+m+n≦4である。Mは、水素原子、アルカリ金属、又はアンモニウムである。)
【化2】


(一般式(II)中、R、R、R及びRはそれぞれ独立に、炭素数1乃至3のアルキル基であり、Mはそれぞれ独立に、水素原子、アルカリ金属、又はアンモニウムである。)
【化3】


(一般式(III)中、Rはそれぞれ独立に、スルホン酸基、カルボキシル基、又はハロゲン原子であり、xは0≦x≦5である。)
【化4】


(一般式(IV)中、[E]は、アルキル基又はハロゲン原子で置換されていてもよい芳香族基であり、Mはそれぞれ独立に、水素原子、アルカリ金属、又はアンモニウムである。Mはそれぞれ独立に、水素原子、アルカリ金属、又はアンモニウムである。)
【請求項2】
前記第2のインクの色材が、ブラック色材である請求項1に記載のグレーインクの作製方法。
【請求項3】
請求項1又は2に記載のグレーインクの作製方法により得られたことを特徴とするグレーインク。
【請求項4】
インクをインクジェット方式で吐出して記録媒体に画像を記録するインクジェット記録方法であって、前記インクが、請求項3に記載のグレーインクであることを特徴とするインクジェット記録方法。
【請求項5】
インクを収容するインク収容部を有するインクカートリッジであって、前記インク収容部に収容されたインクが、請求項3に記載のグレーインクであることを特徴とするインクカートリッジ。

【公開番号】特開2011−52060(P2011−52060A)
【公開日】平成23年3月17日(2011.3.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−200241(P2009−200241)
【出願日】平成21年8月31日(2009.8.31)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】